【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水文地质试验领域，具体涉及一种高效的微水试验系统与方法，该装置能够在微水试验中瞬间改变孔内水位，同时能够快速准确的测量其钻孔内水位变幅，可以提高野外现场水文地质试验以及基础的水文数据采集过程中的安全性、准确性和高效性。
技术介绍
1、岩(土)水文地质参数是查明水文地质条件和对地下水进行定量研究必不可少的，能为预算矿井(坑)涌水量，进行矿床地下水的防治及综合利用提供基础资料。微水试验(slug test)是测定水文地质参数的一种方法，该方法是一种简便且相对快速获取水文地质参数的野外试验方法，是通过瞬间改变钻孔内的水量，在短时间内监测到水位与时间的变化过程的一种试验。微水试验的原理是通过一定的激发手段使得井孔内的水位发生瞬时改变，然后观测钻孔水位随时间的变化规律，与基于理论数学模型得到的标准曲线拟合，进而得到试验井孔或钻孔内地下含水层的水文地质参数；其方法具有经济，成本低、便于操作，受现场环境影响较小等特点。
2、现有改变钻孔水位的激发手段包括采用压力式、提水式或注水式设备来对孔内水位进行瞬间改变；其中，通过提水设备改变钻孔水位的方式是比较简单易操作的方式，只需要将提水设备下放至钻孔中，快速将钻孔中的部分水提出，便可达到改变钻孔中水位的目的。现有微水试验的过程是需要将钻孔中的水位瞬时改变后观测水位的变化，采用提水设备改变钻孔水位后，需要立即将水位计放入测量钻孔中测量水位的变化，对于一些渗透性较好的地层，在提水装置提水后，水位会在极短地时间内就恢复至静止水位，一般0.1-3分钟，这个时间是无法满足水位计的放入
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供了一种一种高效的微水试验系统及方法，所述试验设备能够在钻探现场便捷的安装与使用进行微水试验，且可以保证微水试验过程中水位计能够不间断的进行水位的测量。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种高效的微水试验系统，所述微水试验系统包括提水容器和水位监测装置，所述提水容器包括内层筒体、外层筒体和位于内外层筒体之间的存水腔，所述存水腔的腔口为敞开状，所述内层筒体为上下敞开的筒体结构，其上部筒口呈上大下小的喇叭口，所述提水容器设有钻杆连接件，所述钻杆连接件通过多个连接杆固定连接在提水容器进水口上方，且钻杆连接件不位于内层筒体的喇叭口正上方，在钻杆连接件的上端设有与钻杆相匹配的螺纹接口；所述水位监测装置包括水位计和电动收放机构，所述电动收放机构通过收卷绳与水位计连接，并控制水位计的升降；
3、在进行微水试验时，所述提水容器通过钻杆沿着钻孔下放至地下水位线以下，且提水容器上端的进水口浸没在钻孔内的地下水中，同时通过电动收放机构和收卷绳将水位计通过提水容器内侧筒体的中空腔体下放至提水容器的底面以下，并在提水容器的存水腔内存满水后，通过钻杆快速提升提水容器至高于地下水位线的位置，在提升提水容器时，水位计保持位置不变，对水位进行监测。
4、本专利技术较优的技术方案：所述水位计包括水位感应探头和安装在电动收放机构上的控制模块，所述水位感应探头包括透水外壳体和位于透水外壳体内的压敏电阻；所述压敏电阻的正负极导线分别沿着收卷绳延伸至电动收放机构，并与控制模块信号连接，由控制模块控制水位感应探头的启闭以及数据传输。
5、本专利技术较优的技术方案：所述电动收放机构包括支架、绳索收卷盘和高扭矩动力装置，所述绳索收卷盘转动安装在支架上；所述收卷绳为带有刻度的绳索，收卷绳一端缠绕在绳索收卷盘上，另一端连接水位计的尾部，所述高扭矩动力装置的输出轴与绳索收卷盘的中心转轴连接，并通过高扭矩动力装置控制绳索收卷盘正转或反转进行收卷绳的收放；所述高扭矩动力装置包括电机、电池和控制开关，通过控制开关控制电机的正转和反转，通过电池为电机提供电源。
6、本专利技术较优的技术方案：所述钻孔是通过钻探形成的钻孔，直径为75～110mm；所述提水容器的外径与钻孔的内径相匹配。
7、本专利技术较优的技术方案：所述提水容器的外层筒体筒口与内层筒体的筒口之间通过至少三根支撑杆连接。
8、本专利技术较优的技术方案：所述提水容器为金属筒体结构，连接杆为金属杆，其两端分别焊接在外层筒体的筒口和钻杆连接件的底部。
9、本专利技术较优的技术方案：所述绳索收卷盘上设有手动旋转手柄。
10、本专利技术较优的技术方案：所述透水外壳体的下端呈锥形；所述控制模块包括依次信号连接的9v电源、控制开关和显示模块，所述压敏电阻的正负导线通过收卷绳引出，并与9v电源和控制开关串联，通过控制开关控制压敏电阻的通电或断电，所述压敏电阻与显示模块信号连接，并通过显示模块显示出水位深度，所述显示模块具有存储功能，以时间步长为1秒进行储存数据，并通过水位数据输出接口传出数据。
11、本专利技术还提供了一种高效的微水试验方法，所述试验方法使用上述微水试验系统进行微水试验，其具体试验步骤如下；
12、s1.在钻孔施工完成后，测量进行钻孔收点，检查设备，等待24小时后水位稳定测得其静止水位；
13、s2.将岩芯管取下，通过钻杆连接件将提水容器安装在钻杆上，按照正常钻进步骤将提水容器下放至地下水水位以下3.0-4.0m，保证提水容器能够完全浸没到钻孔内的地下水中，钻孔内的地下水通过提水容器上部的进水口进入存水腔，并充满存水腔；
14、s3.将水位计的水位感应探头放入钻孔孔口，并正对提水容器内层筒体中部空腔的位置，通过电动收放机构控制收卷绳下放，从而带动水位感应探头从提水容器内层筒体中部空腔穿过，并位于提水容器底面以下的位置；
15、s4.打开水位计的控制开关，检查仪器是否正常，确保仪器正常工作的情况下，便可开始微水试验；
16、s5.试验时，启动钻机的卷扬设备，迅速地将提水容器抬升大于3.0m的位置，在在提水容器提升过程中，水位感应探头保持位置不变，自动测量水位地变化；
17、s6.待水位恢复至初始水位后，再次重复步骤s1至s5的操作至少三次，并收集试验数据，完成微水试验；
18、s7.试验完成后，通过电动收放机构控制收卷绳收卷将水位感应探头拔出。
19、本专利技术较优的技术方案：在试验完成后，将微水试验数据导出，并导入到专业水文地质软件aquifertest进行计算。
20、本专利技术的试验过程中提水装置要确保在地下水位线以下，保证提水容器内部被充满水，钻杆被钻机的卷扬机带动抬升从而带动提水容器瞬间提升一定距离，因此钻孔中的水量会在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述微水试验系统包括提水容器(1)和水位监测装置，所述提水容器(1)包括内层筒体(100)、外层筒体(101)和位于内外层筒体之间的存水腔(102)，所述存水腔(102)的腔口为敞开状，所述内层筒体(100)为上下敞开的筒体结构，其上部筒口呈上大下小的喇叭口，所述提水容器(1)设有钻杆连接件(3)，所述钻杆连接件(3)通过多个连接杆(6)固定连接在提水容器(1)进水口上方，且钻杆连接件(3)不位于内层筒体(100)的喇叭口正上方，在钻杆连接件(3)的上端设有与钻杆(5)相匹配的螺纹接口；所述水位监测装置包括水位计(2)和电动收放机构(4)，所述电动收放机构(4)通过收卷绳(9)与水位计(2)连接，并控制水位计(2)的升降；
2.根据权利要求1所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述水位计(2)包括水位感应探头和安装在电动收放机构上的控制模块，所述水位感应探头包括透水外壳体(200)和位于透水外壳体(200)内的压敏电阻(201)；所述压敏电阻(201)的正负极导线分别沿着收卷绳(9)延伸至电动收放机构(4)，并与控制模块信
3.根据权利要求1或2所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述电动收放机构(4)包括支架(400)、绳索收卷盘(401)和高扭矩动力装置(402)，所述绳索收卷盘(401)转动安装在支架(400)上；所述收卷绳(9)为带有刻度的绳索，收卷绳(9)一端缠绕在绳索收卷盘(401)上，另一端连接水位计(2)的尾部，所述高扭矩动力装置(402)的输出轴与绳索收卷盘(401)的中心转轴连接，并通过高扭矩动力装置(402)控制绳索收卷盘(401)正转或反转进行收卷绳(9)的收放；所述高扭矩动力装置(402)包括电机、电池和控制开关，通过控制开关控制电机的正转和反转，通过电池为电机提供电源。
4.根据权利要求1或2所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述钻孔(7)是通过钻探形成的钻孔，直径为75～110mm；所述提水容器(1)的外径与钻孔(7)的内径相匹配。
5.根据权利要求1或2所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述提水容器(1)的外层筒体(101)筒口与内层筒体(100)的筒口之间通过至少三根支撑杆(103)连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述提水容器(1)为金属筒体结构，连接杆(6)为金属杆，其两端分别焊接在外层筒体(101)的筒口和钻杆连接件(3)的底部。
7.根据权利要求3所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述绳索收卷盘(401)上设有手动旋转手柄(403)。
8.根据权利要求2所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述透水外壳体(200)的下端呈锥形；所述控制模块包括依次信号连接的9V电源(202)、控制开关(203)和显示模块(204)，所述压敏电阻(201)的正负导线通过收卷绳(9)引出，并与9V电源(202)和控制开关(203)串联，通过控制开关(203)控制压敏电阻(201)的通电或断电，所述压敏电阻(201)与显示模块(204)信号连接，并通过显示模块(204)显示出水位深度，所述显示模块(204)具有存储功能，以时间步长为1秒进行储存数据，并通过水位数据输出接口(10)传出数据。
9.一种高效的微水试验方法，其特征在于：所述试验方法使用权利要求1至8中任意一项所述的微水试验系统进行微水试验，其具体试验步骤如下；
10.根据权利要求9所述的一种高效的微水试验方法，其特征在于：在试验完成后，将微水试验数据导出，并导入到专业水文地质软件AquiferTest进行计算。
...【技术特征摘要】
1.一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述微水试验系统包括提水容器(1)和水位监测装置，所述提水容器(1)包括内层筒体(100)、外层筒体(101)和位于内外层筒体之间的存水腔(102)，所述存水腔(102)的腔口为敞开状，所述内层筒体(100)为上下敞开的筒体结构，其上部筒口呈上大下小的喇叭口，所述提水容器(1)设有钻杆连接件(3)，所述钻杆连接件(3)通过多个连接杆(6)固定连接在提水容器(1)进水口上方，且钻杆连接件(3)不位于内层筒体(100)的喇叭口正上方，在钻杆连接件(3)的上端设有与钻杆(5)相匹配的螺纹接口；所述水位监测装置包括水位计(2)和电动收放机构(4)，所述电动收放机构(4)通过收卷绳(9)与水位计(2)连接，并控制水位计(2)的升降；
2.根据权利要求1所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述水位计(2)包括水位感应探头和安装在电动收放机构上的控制模块，所述水位感应探头包括透水外壳体(200)和位于透水外壳体(200)内的压敏电阻(201)；所述压敏电阻(201)的正负极导线分别沿着收卷绳(9)延伸至电动收放机构(4)，并与控制模块信号连接，由控制模块控制水位感应探头的启闭以及数据传输。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效的微水试验系统，其特征在于：所述电动收放机构(4)包括支架(400)、绳索收卷盘(401)和高扭矩动力装置(402)，所述绳索收卷盘(401)转动安装在支架(400)上；所述收卷绳(9)为带有刻度的绳索，收卷绳(9)一端缠绕在绳索收卷盘(401)上，另一端连接水位计(2)的尾部，所述高扭矩动力装置(402)的输出轴与绳索收卷盘(401)的中心转轴连接，并通过高扭矩动力装置(402)控制绳索收卷盘(401)正转或反转进行收卷绳(9)的收放；所述高扭矩动力装置(402)包括电机、电池和控制开关，通过控制开关控制电...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑保成，胡瑾，阳小良，何志鹏，曾岳，薛欣，刘敬恒，
申请(专利权)人：中冶武勘工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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